淺談高中生物實驗教學中的能力培養(yǎng)

淺談高中生物實驗教學中的能力培養(yǎng)

    生物學是一門實驗性科學。對高中學生來說，生物實驗教學主要包括常見的儀器、器具、藥品的使用能力 ，還有對實驗程序的理解能力，對實驗結果的分析能力，對實驗中出現(xiàn)的異常情況的處理能力等。
    一、讓學生明確儀器的原理和藥品的特性，是培養(yǎng)學生使用它們的能力的基礎
    “知其然，應該知其所以然”。對儀器的原理、藥品的特性不了解，使用起來就會帶有盲目性，就不可能 形成使用能力。例如，學生對低倍鏡和高倍鏡的選擇上，經(jīng)常不能根據(jù)觀察對象的特點和觀察目的進行合理的 選擇來使用，學生常常由于好奇心的驅使和對低倍鏡、高倍鏡特點的無知，總是一上來就用高倍鏡，認為高倍 鏡總比低倍鏡觀察清楚。這種盲目性，是由于學生不了解顯微鏡的基本原理，不了解高倍鏡放大倍數(shù)大，分辨 率高，但所看到的實際面積小，即視野小。而且倍數(shù)越高，看到材料的厚度就越薄，高倍鏡適宜觀察局部和細 節(jié)。低倍鏡所看到的面積大，適宜觀察材料的整體結構，以及尋找觀察目標。只要學生了解了這些基本原理， 才能正確選用低、高倍鏡。由低倍鏡換高倍鏡時，如果圖像不太清晰，只需調節(jié)細準焦螺旋，就可以看清圖象 了。至此學生只有了解了上述的基本原理和操作方法，才能正確使用高倍鏡。另外，如果鏡中有污染的花斑或 異物，就會影響對微細結構的觀察，清除花斑或異物，也是形成使用能力的一個方面。清除污染物，首先應確 定污染物在目鏡、物鏡還是裝片（或切片）上。因此應讓學生了解目鏡在鏡筒上可用手做圓周轉動，裝片（或 切片）在載物臺上可用手向任意一個方向移動或用移動器上下左右移動，如污染物在裝片（或切片）上，移動 裝片（切片），污染物則隨之移動而反方向移動，否則，污染物就在物鏡上。在清除直鏡筒的顯微鏡目鏡和物 鏡上的污染物時，還應讓學生了解先后順序，應先摘下物鏡，然后再摘下目鏡，試擦完畢裝上時，則應先裝目 鏡后裝物鏡，因為這樣可以防止因摘裝目鏡時與鏡筒摩擦下來的塵渣沿鏡筒落入物鏡的內部。
    在明確學生實驗中藥品的使用能力方面：例如，在觀察植物細胞的有絲分裂實驗中，應讓學生了解龍膽紫 或洋紅是與染色體結合的堿性染料，堿性染料是指有色離子是陽離子的染料，而不是染液的pH呈堿性。這樣就 引出了一個問題，醋酸起什么作用？應讓學生了解2 ％醋酸是染料的溶劑，在染色時增加了細胞的通透性，而 不引起細胞膨脹，利于染液的離子進入細胞而使細胞核內的染色體著色。在觀察根對礦質元素離子的交換吸附 現(xiàn)象時，要讓學生了解自來水中有許多陽離子，可以將已交換吸附在根細胞表面的亞甲基藍陽離子交換下來， 使藍色的根變淺，而影響實驗效果，從而使學生明確為什么用蒸餾水沖洗根上的浮色，并且知道整個過程中所 用的蒸餾水不能被污染。在提取葉綠體色素中，要讓學生了解葉綠體色素是有機物，可以溶于有機溶劑。了解 在葉綠素中的Mg易被葉子的細胞液內的有些有機酸的H取代而轉變成去Mg 的葉綠素，影響對色素的觀察，從而 使學生明確為什么要用丙酮作提取劑，為什么一定不要讓層析液沒及濾紙上的濾液細線，為什么在研磨前要加 入堿性鹽——少量的碳酸鈣。當然，也只是在這個基礎上學生才能靈活地運用它。
    總而言之，教師要善于把實驗儀器及藥品性質、使用原理講清，這對提高學生使用它們的能力大有好處。
    二、培養(yǎng)學生善于分析實驗程序
    一個較為復雜的實驗過程是設計人員長期辛勤勞動的結晶，它往往是經(jīng)過幾十次甚至上百次的反復摸索。 所以，學生實驗中，不能單純地用實驗指導進行“按方抓藥”出現(xiàn)結果就行了。而要指導學生去分析實驗中每 一步驟的作用，每一個處理意義以及各步驟之間的聯(lián)系，從中學習解決問題、研究事物的方法。例如，在觀察 植物細胞有絲分裂實驗過程中，大致為：培養(yǎng)→10％HCI解離→漂洗→染色→壓片。 要讓學生了解根尖放在10 ％HCI溶液中是為了溶解細胞間的果膠質， 使根尖細胞間變得松散，便于壓片，否則根尖細胞很難壓散，不利 在鏡下觀察。另外，通過10％HCI的處理，使細胞迅速死亡， 讓細胞分別保留各自的分裂狀態(tài)。漂洗是為了沖 洗解離液（10％HCI），否則影響染色效果。 又如用龍膽紫或醋酸洋紅溶液染色的目的是，這兩種染料易使細 胞核內的染色體著色，從而增大細胞核與周圍部分的反差，便于觀察染色體分布和變化，壓片的目的是使細胞 分散開，變成單層，否則光線無法透過會影響觀察。加清水是起潤滑劑和利于細胞分散的作用，壓片時，在蓋 玻片上再加一片載玻片的目的是防止手指與蓋玻片直接觸壓，會將極薄的蓋玻片壓碎（在鏡下觀察前應將載玻 片取下，并注意不要讓蓋玻片移位）。在葉綠體中色素的提取和分離實驗中，制備濾紙條時，應讓學生了解將 濾紙剪成長10厘米是因為胡蘿卜素在紙條上擴散的距離約為9 厘米左右；寬1厘米是利于劃出齊而均勻的濾液細 線， 去兩角為了使層析液在紙條上擴散速度均衡，后兩者都是為了擴散出四條平行的色帶。在距去兩角的一端 1厘米處用鉛筆畫一橫線， 目的是為劃濾液細線提供參照線并且防止層析時在盛有3毫升層析液的燒杯（100毫 升）中，濾液細線被層析液沒及。劃濾細線時還應讓學生知道干燥后重復劃2—3次，是為了增加色素的分子數(shù) ，以便在紙條上走出四條明顯的色素帶來。如果在不干燥的情況下連續(xù)劃線，色素會隨濾液中的液體（如丙酮 ）在紙條上的擴散而擴散，劃出的濾液細線較寬，其結果是相鄰的兩條色帶會發(fā)生部分重疊。因此，在實驗中 ，應根據(jù)學生程度和涉及原理的難易不同，由教師講清或提出問題讓學生思考，使學生既知道實驗應怎么做， 也知道為什么這樣做。
    三、培養(yǎng)學生善于分析實驗現(xiàn)象
    在實驗中，經(jīng)常存在著對實驗最后結果的記錄，而輕視對實驗過程中間出現(xiàn)某些現(xiàn)象的記錄，重視結果而 不重視分析結果，重視對成功實驗的肯定，而不重視對實驗中的失敗查找原因等現(xiàn)象。這不利于學生實驗能力 的提高。例如，在觀察植物有絲分裂的實驗中，在顯微鏡的某個視野中，要讓學生了解為什么看到的細胞多數(shù) 為間期的細胞。在質壁分離和復原的實驗中要讓學生了解液泡的體積大小、顏色變化如何。在葉綠體中色素提 取和分離實驗中四種色素彼此分離的原理是什么，這一原理單靠高中教科書中的知識還不夠，應讓學生了解濾 紙是一種吸附劑，層析液是一種展開劑，四種色素的化學結構和性質不同，它們在濾紙上吸附能力不同，在層 析液中（展開劑）溶解度不同，因此，四種色素隨著層析液在濾紙條上的擴散速度就不同，胡蘿卜素溶解度大 而吸附力小，擴散速度快，葉綠素b溶解度小而吸附力大，擴散速度則慢。
    在實驗中，因某種原因，個別學生的實驗結果不明顯或失敗，老師應指導學生查找原因。如葉綠體中色素 提取和分離的實驗結果四條色素帶部分或全部不明顯，老師可提示：（1）是否丙酮用量過多， 濾液太稀；（ 2）是否用的新鮮葉，是否用的全部是幼嫩的葉；（3）劃濾液細線時是否重復的次數(shù)少了一些；（4 ）層析時 濾紙條上的濾液細線是否被層析液沒及過。在質壁分離和復原的實驗中，有的學生很快就觀察到質壁分離和復 原現(xiàn)象。但有的學生雖然在步驟方法上都按要求進行了，但沒有發(fā)現(xiàn)質壁分離現(xiàn)象，教師應啟發(fā)學生尋找原因 ：取下的表皮是否是死亡的角質層細胞？是否由于未用蔗糖溶液浸泡材料？是否蔗糖溶液被原清水稀釋而造成 濃度不夠？是否視野太亮，反差度小而未能看清？還有的學生雖然質壁分離了卻不能復原，教師也詢問一下， 是否蔗糖溶液濃度自行加高了？是否質壁分離時間太久而造成細胞死亡？
    總之，在生物教學過程中，教師應加強對學生的能力的培養(yǎng)，定會事半功倍，全面提高教學質量。

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